(57)【要約】【課題】簡易な構成でありながら、溶融半田の噴出量や時間のバラツキを抑え、基板実装の電子部品の半田付けを良好に行えると共に、基板の仕様変更による電子部品の配置変更にも迅速に対応可能な噴流式半田付け装置を提供する。【解決手段】底面２２の周囲を堰板２１で囲んで上方開放の容器状に形成し、底面外側と連通しかつ上方に開口したノズル２３を底面内側に立設配置して成るノズル盤２と、該ノズル盤を溶融半田槽ｔに底面から沈降させるノズル盤昇降手段３と、該昇降手段にしたがって基板ｂの所定半田付け箇所をノズル開口２３ａに近接移動させる基板昇降手段４から装置を構成し、基板とノズル盤の近接状態から同時に溶融半田ｈが貯留してある半田槽ｔに底面側から押し込み沈降させ、その押し込み力による排水圧によって溶融半田をノズル開口から噴出させて基板の所定個所を半田付けする。【選択図】      図３
2005019510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面（２２）の周囲を堰板（２１）で囲んで上方開放の容器状に形成し、底面外側と連通しかつ上方に開口した１又は複数個のノズル（２３）を底面内側に立設配置して成るノズル盤（２）を、溶融半田（ｈ）が貯留してある半田槽（ｔ）に底面（２２）から押し込み沈降させ、その押し込み力による排水圧によって溶融半田（ｈ）をノズル開口（２３ａ）から噴出させ、その噴出流によって基板（ｂ）の所定個所を半田付けすることを特徴とした噴流式半田付け方法。
【請求項２】
底面（２２）の周囲を堰板（２１）で囲んで上方開放の容器状に形成し、底面外側と連通しかつ上方に開口した１又は複数個のノズル（２３）を底面内側に立設配置して成るノズル盤（２）と、
該ノズル盤（２）を溶融半田槽（ｔ）に底面（２２）から沈降させるノズル盤昇降手段（３）と、
該昇降手段（３）にしたがって基板（ｂ）の所定半田付け箇所をノズル（２３）の開口（２３ａ）に近接移動させる基板昇降手段（４）と、
から成ることを特徴とした噴流式半田付け装置
【請求項３】
ノズル盤（２）の底面（２２）に、内側から外側への流出のみを許容する弁機構（２４ａ）を備えた排出口（２４）を設けたことを特徴とする請求項２記載の噴流式半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電子部品の局部フロー半田付け装置に関し、特に、プリント基板下面側の１又は複数箇所の半田付け位置（「局部」）へ溶融半田を噴流接触させて行う噴流式半田付け方法及びこれを用いた噴流式半田付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板等への電子部品の取り付けは、通常、半田付けによる接続固定が主流であり、近年の電気製品の小型化に伴い、従来のリード端子挿入形部品と異なり、両面リフロー（半田溶融）基板を用いたＳＭＰ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｐａｒｔｓ：表面実装部品）が出現して高密度実装による基板の軽薄短小化が進んできている。これら電子部品が配設された基板の半田付けは、フラックス処理した後、半田槽内の溶融半田液と連通した噴流を基板の裏面全体に接触させて行っていた。
【０００３】
上記の噴流式半田付け装置としては、半田槽内にモータ等の動力源として回転駆動するフィン等を配置し、このフィンの液送により溶融半田を噴流ノズルから噴流させると共に、基板の下面局部に接触させるようにし、電子部品の半田付けを行っていた。
【０００４】
他にも、特許文献１に開示されている装置がある。この装置は、図５に示すように、半田槽ｔを上室ｕと下室ｌとに仕切板により分離し、下室ｌと連通し、上室を貫通するようにして噴流半田を噴上げノズルｎを形成し、上室ｕと下室ｌを連通するシリンダｓ及びピストンｐを配設する構成である。そして、このピストンｐを下降移動させることにより、下室の内圧を上昇させてこの下室ｌに連通したノズルｎから溶融半田ｈを噴流させ基板ｂの下面局部に接触させるようにし、基板ｂに対して電子部品ｄの半田付けを行っていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２６７２２７号公報（第２−５項、第１、２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半田槽内にフィン等を配置した装置は、フィンの回転ムラやフィンの羽による溶融半田の液送方法により脈動が発生し易く、そのため整流板を適宜配置する必要があった。また、ノズルから噴流する溶融半田の高さに「バラツキ」があり、特に複数個のノズルの開口面積が区々である場合にはその傾向が顕著であった。この結果、基板の電子部品への付着量が区々となって半田付け品質が不安定になるという問題があった。
【０００７】
特許文献１の装置においては、基板の電子部品の仕様変更などによるノズルの交換や配置変えには、半田槽内の仕切板から変更しなければならないため、その作業が繁雑で迅速に対応し難い問題があるばかりか、変更コストが増大するという問題があった。
【０００８】
また、ピストン単体のみの下降移動では、その押し込み量の上限により内圧上昇に限界があるため、ノズル個数や配置によっては必要な噴出量と時間が確保できない場合もあった。さらに、理論上においては、ある箇所における加圧作用は、その加圧力が同時に伝達しかつ均一な圧力分布が期待できるが、実際の半田付け装置においては、内部構造やノズルの空洞形態、加圧箇所とノズルとの位置関係、等によりその加圧力の伝達、及び圧力分布形態にタイムラグ（時間差）が生じていた。特に溶融半田の様に粘度が高い流体においては、無視できないものであった。そのため、上記した様な半田付けの不均一を招いていた。
【０００９】
【目的】
そこで、本願発明は、上記課題に鑑み為されたものであり、簡易な構成でありながら、溶融半田の噴出量や時間のバラツキを抑え、基板に実装する電子部品の半田付けを良好に行えると共に、基板の仕様変更による電子部品の配置変更にも迅速に対応可能な噴流式半田付け装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明に係る噴流式半田付け方法は以下のように行っている。
すなわち、底面（２２）の周囲を堰板（２１）で囲んで上方開放の容器状に形成し、底面外側と連通しかつ上方に開口した１又は複数個のノズル（２３）を底面内側に立設配置して成るノズル盤（２）を、溶融半田（ｈ）が貯留してある半田槽（ｔ）に底面（２２）から押し込み沈降させ、その押し込み力による排水圧によって溶融半田（ｈ）をノズル開口（２３ａ）から噴出させ、その噴出流によって基板（ｂ）の所定個所を半田付けすることを特徴としている。
【００１１】
上記の噴流式半田付け方法を用いた装置は以下のように構成している。
すなわち、底面（２２）の周囲を堰板（２１）で囲んで上方開放の容器状に形成し、底面外側と連通しかつ上方に開口した１又は複数個のノズル（２３）を底面内側に立設配置して成るノズル盤（２）と、該ノズル盤（２）を溶融半田槽（ｔ）に底面から沈降させるノズル盤昇降手段（３）と、該昇降手段（３）にしたがって基板（ｂ）の所定半田付け箇所をノズル（２３）の開口（２３ａ）に近接移動させる基板昇降手段（４）と、から成ることを特徴としている。
【００１２】
また、ノズル盤（２）の底面（２２）に、内側から外側への流出のみを許容する弁機構（２４ａ）を備えた排出口（２４）を設けたことを特徴としている。
【００１３】
なお、上記の特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係る噴流式半田付け方法及びこれを用いた噴流式半田付け装置の具体的実施例について、図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１は本実施例にかかる溶融半田付け装置１（以下「本装置」）の主要部を示す断面図であり、図２は本装置のノズル盤を示す一部切欠き拡大断面図であり、図３は本装置における溶融半田の噴流状態を示す説明図であり、図４は本装置のノズル盤内に貯留した溶融半田の排出状態を示す説明図である。
【００１６】
一般的な噴流式半田付け装置の概要は、筐体内の半田槽に半田溶液を加熱するヒータ類とノズル群を備えたノズル盤を配設し、搬送手段で搬送した基板を半田槽の所定位置で昇降可能に保持し、この基板の半田付け位置をノズル盤に配設したノズルの開口へ近接させて、開口より噴流させた溶融半田によって半田付けをする構成である。かかる構成中、本願発明の主眼とするところは、ノズル盤の構成とノズルからの噴流起動方法にある。なお、これら半田槽の構成やこれに付帯する各種のヒータ類の配置、及び基板の搬送手段については、従来の一般的な技術水準の構成であるため、その構成についての詳細な説明は省略する。
【００１７】
本装置１は、図１に示すように、ノズル盤昇降手段３と、これにより底面２２側を液面ｗから溶液半田ｈの内部に所定深さまで沈降させる構成のノズル盤２と、基板ｂの所定の半田付け位置をノズル２３に近接させる基板昇降手段４から構成しいている。
【００１８】
上記ノズル盤２は、その底面２２の周囲を堰板２１で水密状に囲んで上方が開放の容器状に形成し、底面２２に適宜にノズル２３を立設配置している。該ノズル盤２はその上方開口縁で連結部材２５を介してノズル盤昇降手段３に一体的に保持されている。該ノズル盤昇降手段３は、半田槽ｔの外側に配置され、ノズル盤２を水平に保持しながら昇降移動をさせるものである。このノズル盤昇降手段３は、例えば、モータ駆動のボールネジ又はエアシリンダを駆動源としてその機構を構築すれば良い。本実施例では特に上記の昇降移動を実現できるものであればかかる機構に限定するものではない。
【００１９】
また、ノズル盤２の底面２２の内側には、外側と連通すると共に上方に開口２３ａを有したノズル２３を所定位置に立設状態で配置している。このノズル２３の配置位置や個数はノズル盤２の上方に配置する基板ｂの半田付け箇所に応じて適宜に設定されるものである。
【００２０】
さらに、図２に示すように、ノズル盤２の底面２２の適宜の箇所には１又は２以上の排出口２４を形成している。この排出口２４は、底面２２の内側から外側（半田槽側）への流出のみを許容する一方向解除の弁機構２４ａで水密に閉塞されている。
【００２１】
基板昇降手段４は、ノズル盤昇降手段３と同様に半田槽ｔの外側に配置され、基板ｂを水平に保持しながら昇降移動させるものであり、モータ駆動のボールネジ又はエアシリンダを駆動源としてその機構を構築している。また、基板昇降手段４には、必要により、ノズル２２の開口２３ａに付着した噴流カスを掻き取るスキージ機構、適宜に基板ｂを傾斜移動させるいわゆるピールパック機構、搬入出機構を付加して構成しても良い。
【００２２】
【本実施形態の作用】
本実施例の本装置１は以上のように構成したことにより、以下のように作用し、基板ｂに対して半田付けを行うものである。
【００２３】
先ず、図３（Ａ）に示すように、ノズル盤２を半田槽ｔの溶融半田ｈに沈降させ、溶融半田ｈの液面ｗがノズル２３の開口２３ａと略一致する位置を初期状態としている。この初期状態における排出口２４は、その弁機構２４ａにより下方から溶融半田ｈの圧力が作用して閉塞している。
【００２４】
次に、基板ｂを基板昇降手段４によってノズル２３に近接移動させる。この時には、必要によりノズル２３の開口２３ａに付着した溶融半田ｈの酸化したカス等をスキージ機構（図示省略）で掻き取るような工程を付加しても良い。
【００２５】
基板ｂのノズル２３への近接が完了したら、ノズル盤２を初期位置からさらに所定ストロークだけ沈降させる。この時、基板ｂもノズル盤２と同期させるように同速度で沈降させる。すると、図３（Ｂ）に示すように、ノズル盤２の押し込み力により発生する排水圧が溶融半田ｈをノズル２３の内部側に押し上げ、ノズル２３の開口２３ａから溶融半田ｈが噴流する。この時の噴流状態はノズル盤２の底面２２や堰板２１による押し込み体積（排水量）が大きいため、底面２２の下面に作用する排水圧の伝達のタイムラグ（時間的ズレ）が発生することなくほぼ同時にかつ均一に作用することとなる。このため、ノズル２３からは、その開口面積の差異に関わらずほぼ同一かつ安定した噴流速度を実現することができる。別言すると、底面の面積に対するノズル２３の底面開口が占める割合が小さいため、ノズル盤２の小さいストロークでも十分なかつ均一な噴流量と噴流圧を得ることとなる。また、ノズル盤２の沈降速度の如何により、噴流量と噴流圧、及び噴流高さを適宜に設定する。
【００２６】
上記の噴流により、基板ｂの下面に溶融半田ｈが接触していることになり、基板ｂの複数の電子部品ｄの半田付けを行うことが可能となっている。なお、ノズル盤２を下降移動させてノズル２３から溶融半田ｈを噴流している状態で基板ｂをノズル２３に近接移動させるようにしても良く、基板ｂとノズル盤２の昇降順序は、上記に限定するものではない。
【００２７】
上記の工程により噴流半田ｈを基板ｂに接触させた後、基板ｂを上昇させてノズル２３との近接状態から離脱させる。このときの離脱にはいわゆる半田切れを良くするため、基板昇降手段４にピールバック動作を付加しても良い。
【００２８】
最後に、上記した溶融半田の液面ｗがノズル２３の開口２３ａと略一致する初期位置へノズル盤２を上昇させる。
【００２９】
以上の作用により、基板ｂの電子部品ｄの半田付けが行われることになるが、この動作を繰り返すと図４（Ａ）に示すように、ノズル盤２は容器状に形成していることから底面２２の上面側には噴流した溶融半田ｈが貯留することになる。このため、上記半田付け工程の複数回に１回の割合又は噴流条件により毎回のいずれかにおいて、ノズル盤２を半田槽ｔの液面ｗから引き上げ、図４（Ｂ）に示すように、貯留した溶融半田ｈをその自重により一方向解除の弁機構２４ａで水密に閉塞した排出口２４から半田槽内へと排出させるようにしている。
【００３０】
【他の実施形態の可能性】
上記の実施例では、ノズル盤２のノズル２３は基板ｂの仕様に合わせて複数個のノズル群として配置するようにしているが、その開口２３ａを基板ｂと略同一面積とする１つのノズル２３を立設配置するように変更することも可能である。
【００３１】
【効果】
本願発明は上記のようにノズル盤をその底面側から半田槽内に押し込み沈降させて、その押し込み力による排水圧を利用して溶融半田をノズルから噴流させる構成としているため、各ノズルからの溶融半田の噴出開始時間、噴出圧、噴出高さ、そして単位面積あたりの噴出量のバラツキを解消することができ、半田付け箇所の半田乗りの差異による不良品の発生を著しく低減して、安定かつ確実な半田付け作業を行うことができる。
【００３２】
また、上記よりノズルサイズや配置により噴流状態のバラツキがないため、基板とほぼ同一の開口を有するノズルを配置した場合には基板全面を一括で半田付けすることが可能となる。
このことは、基板の仕様変更に迅速に対応することが可能となるばかりでなく、納期の短縮やコスト削減に顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本装置の主要部を示す断面図である。
【図２】本装置のノズル盤を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図３】本装置における溶融半田の噴流状態を示す説明図である。
【図４】本装置のノズル盤内に貯留した溶融半田の排出状態を示す説明図である。
【図５】従来の噴流式半田付け装置の溶融半田の噴流状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  本装置
２  ノズル盤
２１  堰板
２２  底面
２３  ノズル
２３ａ  開口
２４  排出口
２４ａ  弁機構
２５  連結部材
３  ノズル盤昇降手段
４  基板昇降手段
ｂ  基板
ｄ  電子部品
ｈ  溶融半田
ｔ  半田槽
ｕ  上室
ｌ  下室
ｎ  ノズル（従来例の）
ｓ  シリンダ
ｐ  ピストン
ｗ  液面
【図１】
2005019510.tif 000003
【図２】
2005019510.tif 000004
【図３】
2005019510.tif 000005
【図４】
2005019510.tif 000006
【図５】
2005019510.tif 000007